摘要： 针对目前2 &TImes; 1 Gbit /s 网络LED 显示屏控制器带宽偏低的不足，提出了一种基于10 Gbit /s 以太网IEEE 802. 3an 标准，采用双绞线作为传输媒质，传输距离达到100 m 的超高清LED 显示屏单卡网线控制系统的设计方案。音视频采用HDMI 1. 4a /DVI 双输入，通讯采用10 GbE LAN/WAN PHY，信息处理采用了具有XAUI /SGMII 接口的中高档现场可编程门阵列（ FPGA） ，屏体显示分配采用了千兆网矩阵分流技术，从而实现单卡控制的LED 显示屏4K2K、3D 显示和音频同步播放。

　　 引言

　　目前，多家公司相继推出4K2K（ 物理分辨率3840 &TImes; 2160 或4096 &TImes; 2160） 高端显卡、超高清电视、裸眼3D 电视和投影机。无论是水平方向还是垂直方向，4K2K 规格都是现有主流全高清显示设备1920 &TImes; 1080p 分辨率的2 倍，总像素数量达到了800万以上，是全高清的4 倍。而在LED 全彩显示领域，尤其在舞台背景屏和广场广告屏的应用中，因其具有无限拼接特点，超过4K2K 的高档LED 显示屏和3DLED 显示屏早已问世。然而，当前市场主流LED 显示屏控制系统近距离主要为DVI 输入双口千兆网模式，远距离为单通道1 - 3. 125Gbit /s 光纤通讯模式，8 位色阶输入时单板支持的最大分辨率仅能达到1280 × 1024（ 60 Hz，无压缩） 。若要支持超高分辨率显示或30 位色阶以上输出，必须采用多卡或多控制器系统，并搭配昂贵的视频分割拼接器才能实现。显然，当前的LED 显示屏控制系统，尤其是沿用多年无变化的近距离双口千兆网控制系统，已滞后于视频和通信技术的发展，满足不了市场和用户的更高需求。为此，在研制前一代双口千兆网LED 控制器的基础上，设计了一种HDMI /DVI 双输入超高清LED 显示屏单卡网线控制系统，大幅度提升了传统LED 显示屏控制器的带宽、功能和性价比。

　　1 总体设计

　　超高清LED 显示屏单卡网线控制系统包括发送和接收两部分，图1 所示为发送器控制逻辑设计，包括HDMI 输入口、DVI 输入口、USB 接口、ADV7619、CP2102、FPGA、DDR、FLASH、PCIe 插口、外设和高速通讯逻辑。

　　

　　图1 发送器逻辑设计示意图

　　图2 所示为接收器控制逻辑设计，包括高速通讯逻辑、FPGA、3 × 4 口1Gbit /s PHY、12 × 集成RJ45插座、DDR、FLASH、音频输出和外部设备，其中高速通讯逻辑和发送器完全相同。

　　

　　图2 接收器逻辑设计示意图。